Ein Jahr Gewässerforschung - IGB Berlin
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Forschen für die Zukunft unserer Gewässer
JAHRESFORSCHUNGSBERICHT 2021 Biodiversität
Die Lebensräume für
Ein Jahr Süßwasserarten schwinden
Gewässerforschung
~
Umweltwandel
Wasserknappheit stellt Städte
vor Herausforderungen
Ökosystemleistungen
Bergbau und Industrie
belasten Fließgewässer
FOTO: SOLVIN ZANKL
Jahresforschungsbericht 2021
Angelfischerei Forschen für die Zukunft unserer Gewässer
Aquakultur und
Aquaponik Das IGB ist das größte deutsche und eines der international führenden
Zentren für die Binnengewässerforschung. Unsere Vision ist es, aquatische
Biodiversität
Systeme in all ihrer Komplexität zu verstehen und mit diesem Forschungs-
Dialog und
wissen den nachhaltigen Umgang mit gewässerbasierten Ressourcen und
Transfer Ökosystemen zu unterstützen.
Erbgut und
Evolution
Wir denken: wissenschaftliche Erkenntnisse, die auf exzellenter Forschung
beruhen, sind eine zentrale Grundlage für kluge Entscheidungen. Ein besse-
Gewässerökosysteme res Verständnis der Gewässer und all ihrer ökologischen Aspekte unterstützt
Politik und Gesellschaft dabei, globalen Herausforderungen zu begegnen
Nutzung und
Management und Gewässer zum Wohl von Mensch und Natur zu nutzen und zu erhalten.
Schadstoffe und Auf den folgenden Seiten stellen wir Ihnen ausgewählte Forschungsergeb-
Belastungen
nisse und Aktivitäten aus dem Jahr 2021 vor. Sie sind verschiedenen
Umweltwandel Themenbereichen zugeordnet, in denen wir alles bündeln, was für Sie rund
um unsere Forschungsarbeit interessant sein könnte. Zu den einzelnen
Verhaltensbiologie und Themen finden Sie auf unserer Webseite weitere Informationen, Materia-
Schwarmintelligenz
lien, Fachleute sowie Hintergründe und aktuelle Meldungen.
Wasser- und
Stoffkreisläufe
Wir wünschen viele Aha-Momente beim Lesen und Entdecken!
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei 3
VORWORT
Liebe Leserin, lieber Leser,
Im Bestreben, Exzellenz und Relevanz
miteinander zu verbinden, geht das IGB
dazu über, seine Arbeit und Kommunika-
tion entlang neuer Programmbereiche zu
organisieren, die sich mit Fragen wie dem
besseren Schutz der aquatischen Biodiver-
sität oder der nachhaltigeren Nutzung und
Bewirtschaftung gewässerbasierter Öko-
systeme und Ressourcen im Anthropozän
beschäftigen.
Auf den folgenden Seiten stellen wir Ihnen
einige unserer Ergebnisse vor. Sie zei-
gen die wichtigsten wissenschaftlichen
FOTO: DAVID AUSSERHOFER/IGB Erkenntnisse, die wir darüber gewonnen
haben, wie natürliche Systeme funktio-
nieren und wie sie auf Stressoren und
Exzellenz und Relevanz – dafür steht das Management reagieren. Sie verdeutlichen
IGB. Zwei grundlegende Beobachtungen auch, wie wichtig diese Erkenntnisse und
spiegeln sich darin wider: Erstens muss Aktivitäten für die Erreichung der Nachhal-
wissenschaftliche Forschung höchsten An- tigkeitsziele sind.
sprüchen genügen, um wirklich von Bedeu-
tung zu sein und nicht nur den Anschein All dies wäre nicht möglich gewesen ohne
zu erwecken. Zweitens ist es wichtig, über die vertrauensvolle Zusammenarbeit mit
die Auswirkungen unserer Arbeit nachzu- vielen Partnern und Akteuren, die unsere
denken und darüber zu kommunizieren, Forschungs-, Lehr- und Transferaktivitäten
selbst wenn die Anwendungen nicht sofort unterstützt und inspiriert haben. Das IGB
ersichtlich oder komplizierter zu erklären steht vor weiteren Fortschritten und stra-
sind. Eine von Neugier getriebene Wissen- tegischen Veränderungen. Ich danke Ihnen
schaft ist der Schlüssel zu unserer Weiter- für Ihren Beitrag zu diesen Entwicklungen
entwicklung als Gesellschaft. Sie hält uns und für die Unterstützung unserer Arbeit!
wachsam für unvorhergesehene Konse-
quenzen und unerwartete Zusammen- Ihr
hänge und hilft gerade deshalb in späteren
Stadien oft bei der Lösung anwendungsbe-
zogener Fragen. Eine Richtschnur für die
Relevanz sind die UN-Nachhaltigkeitsziele. Luc De Meester
Diese mehrdimensionalen Ziele ordnen die Direktor
großen Herausforderungen und Chancen,
vor denen wir als Gesellschaften stehen.
Und sie regen uns zum Nachdenken über
die Zielkonflikte an, die ihre Verwirklichung
oft behindern.
4 Jahresforschungsbericht 2021
Inhalt
6 Gute Nachrichten
DIE UNSCHEINBAREN
10 Warum auch ganz kleine
Gewässer schützenswert sind
Biodiversität: Die Lebensräume
DIE L AST DER FLÜS SE
für Süßwasserarten schwinden
14 Über die Folgen des Bergbaus
Seite 24
und der Industrie
DIE KRISE
20 Wie der Klimawandel unsere
Gewässer verändert
SCHWINDENDE LEBENSR ÄUME
24 Für viele Süßwasserarten
wird der Lebensraum knapp
DIE VIELFALT
32 Welchen Wert hat Biodiversität?
DIE GROS SE TROCKENHEIT
36 Gewässer- und Flächen-
management gemeinsam
betrachten
Umweltwandel: Wasserknapp-
KÖPFE heit stellt Städte vor Herausfor-
42 Auszeichnungen und neue derungen Seite 36
Gesichter
44 Jahresrückblick
52 2021 in Zahlen
54 Struktur und Vertretungen
55 Impressum
Ökosystemleistungen: Bergbau
und Industrie belasten Fließge-
wässer Seite 14
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei 5
Gute Nachrichten
HR Excellence in
Research Award FOTO: BIRGIT MÜLLER
Für unsere Personalentwicklungsstra-
tegie wurden wir von der Europäischen Natürliche
Kommission abermals mit dem „HR
Excellence in Research Award“ aus- Selbstreinigungskraft
gezeichnet. Alle drei Jahre wird das
Viele Arzneimittel oder Industriechemika-
Institut nach dem HRS4R-Standard der
lien sind selbst für moderne Kläranlagen
EU begutachtet: Wurden die Arbeits-
eine große Herausforderung und so gelangen diese
und Forschungsbedingungen für unsere
Substanzen und ihre Abbauprodukte mit dem auf-
Mitarbeitenden verbessert? Und sind
bereiteten Abwasser als organische Spurenstoffe in
die weiteren Schritte, die wir uns für
Gewässer. Dort belasten sie Trinkwasserressourcen,
die nächsten drei Jahre vorgenommen
Ökosysteme und aquatische Organismen. Doch sie
haben, zielführend und ambitioniert ge-
werden auch abgebaut, vor allem im Flussbett, wo
nug? Die Gutachter*innen befanden: ja!
sich Fluss- und Grundwasser mischen. Die sogenann-
Für die nächsten drei Jahre haben wir
te hyporheische Zone ist maßgeblich für die enorme
uns u. a. zum Ziel gesetzt, die Chancen-
Selbstreinigungskraft von Gewässern verantwortlich.
gleichheit weiter zu verbessern, unsere
IGB-Forschende fanden heraus, dass die Spurenstoff-
Onboarding-Prozesse zu optimieren,
konzentration dort deutlich stärker abnimmt als im
mehr hybrides Arbeiten zu ermögli-
Oberflächenwasser. Je mehr Wasser dabei ins Sedi-
chen, die Kommunikation innerhalb des
ment eindringt und ausgetauscht wird, desto besser.
Instituts zu intensivieren und unseren
Ein unverbautes Flussbett sowie Strukturen aus Tot-
Nachwuchswissenschaftler*innen eine
holz oder großen Steinen fördern diesen Prozess und
gezieltere Karriereberatung anzubieten.
helfen, die Belastung mit Spurenstoffen abzumildern.
DR. KIRSTEN POHLMANN,
kirsten.pohlmann@igb-berlin.de BIRGIT MARIA MÜLLER, birgit-maria.mueller@igb-berlin.de
www.igb-berlin.de/news/hr-excellence- DR. JÖRG LEWANDOWSKI, joerg.lewandowski@igb-berlin.de
R
research-award R www.igb-berlin.de/news/spurenstoffe-hyporheische-zone
6 Jahresforschungsbericht 2021
Evolution der Geschlechter
Seit etwa 100 Jahren untersuchen Forschende die Evolution
der Geschlechtschromosomen – trotzdem sind viele Aspekte
der Geschlechtsentwicklung bei Wirbeltieren noch immer rätsel-
haft. Kein Wunder, die Arten der Vermehrung sind unvorstellbar
vielfältig und teilweise erst durch neue molekulargenomische Me-
thoden nachweisbar. Forschende unter Leitung von Matthias Stöck
vom IGB und Lukáš Kratochvíl von der tschechischen Faculty of
Science of the Charles University in Prag haben mit einem interna-
tionalen Expertenteam das Wissen zusammengefasst und in zwei
Sonderausgaben der Fachzeitschrift Philosophical Transactions of
the Royal Society B veröffentlicht. Ein einzigartiger wissenschaft-
licher Überblick.
PD DR. MAT THIAS STÖCK, matthias.stoeck@igb-berlin.de
R www.igb-berlin.de/news/evolution-der-geschlechter
Fischereiwissen
Aktuelle Studien und Forschungs-
erkenntnisse zu den Themen
Berufs- und Angelfischerei, Aquakultur,
Bestandsmanagement und Artenschutz
in Binnen-, Küsten- und Meeresöko-
systemen bietet die neue Zeitschrift für
Fischerei (kurz: FischZeit). Alle Beiträge
sind begutachtet, deutschsprachig und FOTO: SEBASTIAN HENNIGS
online frei zugänglich. Herausgeber ist
das Fachgebiet für Integratives Fische-
reimanagement an der Humboldt-Uni- Die Rückkehr
versität zu Berlin in Kooperation mit Nach über 30 Jahren wurden 2021 wieder aus-
dem IGB. Wir wünschen eine interes- gewachsene Exemplare des Europäischen Störs
sante Lektüre! in Elbe und Dordogne gesichtet. Sie stammen aus dem
PROF. DR. ROBERT ARLINGHAUS, gemeinsamen Wiedereinbürgerungsprogramm des
robert.arlinghaus@igb-berlin.de IGB und des französischen INRAE, das vor mehr als
R www.zeitschrift-fischerei.de einem Vierteljahrhundert startete. In einem Interview
erzählt IGB-Forscher Jörn Geßner von Hindernissen
und Glücksfällen auf dem Weg dorthin. Und er macht
klar, warum die Störwiederansiedlung in Nord- und Ost-
see trotz der bisherigen Erfolge schwierig bleiben wird:
Ausbaupläne für die Oder und neuerdings auch für die
Elbe gefährden den Lebensraum dieser und zahlreicher
weiterer Arten in unseren Flusssystemen.
DR. JÖRN GESSNER, joern.gessner@igb-berlin.de
R Interview lesen: www.igb-berlin.de/news/der-stoer-kehrt-zurueck
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei 7
GUTE NACHRICHTEN
Birken gegen Mikro-
plastik
Mithilfe von Bäumen könnten mikroplas-
tikbelastete Böden saniert werden. Wie
Forschende unter Leitung des IGB zeigten, nehmen
Hänge-Birken während der Wachstumsphase
Mikroplastik über die Wurzeln auf. Dafür markierten
die Forschenden Mikroplastikkügelchen (5 – 50 μm)
mit fluoreszierendem Farbstoff und gaben sie in die
Erde von eingetopften Bäumen. Nach fünf Mona-
ten untersuchten sie Wurzelproben mithilfe von
Fluoreszenz- und konfokaler Laser-Scanning-Mikro-
skopie und fanden fluoreszierendes Mikroplastik
in verschiedenen Abschnitten und Schichten des
Wurzelwerks. Der prozentuale Anteil der Wurzel-
abschnitte mit Mikroplastikpartikeln betrug bei den
Versuchsbäumen 5 bis 17 Prozent.
DR. KAT AUSTEN, kat.austen@igb-berlin.de
DR. FRANZ HÖLKER, franz.hoelker@igb-berlin.de
FOTO: KAT AUSTEN R www.igb-berlin.de/news/birken-entfernen-mikroplastik-
aus-dem-boden
Umweltsinn
Warum man beim Werben
für mehr Gewässerschutz in
Deutschland nicht zu sehr auf Fisch-
arten setzen sollte, haben Forschende
in einer Längsschnittstudie mit jeweils
1.000 Befragten aus Deutschland,
Frankreich, Norwegen und Schweden
herausgefunden. Im Vergleich zur Be-
völkerung in den anderen europäischen
Ländern haben Deutsche nur wenig
Bezug zu Fischen. Was aber nicht heißt,
Ausblick: 100 Jahre SIL
sie hätten keine ökologischen Grund- Wir freuen uns, vom 7. bis zum 10. August
werte: Sie sind empfänglicher für Argu- 2022 den 36. Kongress der Internationalen Ge-
mente hinsichtlich der Wasserqualität sellschaft für Limnologie (SIL) als Hybrid-Kon-
oder des ganzheitlichen Biodiversitäts- ferenz auf dem Campus der Freien Universität
schutzes. Berlin auszurichten!
DR. CARSTEN RIEPE, riepe@igb-berlin.de R www.sil2022.org
R www.igb-berlin.de/news/umweltsinn
8 Jahresforschungsbericht 2021
FOTO: ANDREAS JECHOW/IGB
Die Farbe von Seen
Wenn Starkregenereignisse Stoffe vom Land in Seen ein-
tragen, können sich die Gewässer stark verfärben. Humin-
stoffe verursachen etwa eine Braunfärbung. Sie vermindert
die Lichtdurchlässigkeit und schränkt das Wachstum von
Phytoplankton und Makrophyten ein. Nährstoffe bewirken
das Gegenteil: Sie stimulieren das Algenwachstum und
führen dadurch zu einer Grünfärbung. Unklar ist jedoch,
wie sich der gleichzeitige Eintrag beider Stoffklassen aus-
wirkt. Mit Unterstützung des AQUACOSM Transnational
Access Programms untersuchten im Sommer 2021 über
40 Forschende solche Auswirkungen im Seelabor des IGB.
Die eingesetzten Methoden reichten von der Fernerkun-
dung mit Drohnen über Laboranalysen bis zur Dauerüber-
wachung mit Multiparametersonden. Dabei zeigten sich
starke Reaktionen der Gewässer durch die Stoffeinträge,
deren Wirkungen sich gegenseitig beeinflussten. Betrof-
fen waren nicht nur die Zusammensetzung und die Bio-
masse des Phytoplanktons, sondern auch seine Tiefenver-
teilung. Realistische Vorhersagen, wie sich klimabedingte
Starkregenereignisse auswirken werden, müssen deshalb
die Wechselwirkungen aller relevanten Faktoren berück-
sichtigen.
DR. STELLA A. BERGER, stella.berger@igb-berlin.de
DR. JENS C. NEJSTGAARD, jens.nejstgaard@igb-berlin.de
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei 9
R www.aquacosm.eu
Die Unscheinbaren
Warum auch ganz
kleine Gewässer
schützenswert sind
5 Fragen an 5 Forschende
Kleine Gewässer, also natürliche Teiche, Sölle und
Tümpel, machen weltweit 30 bis 50 Prozent der
stehenden Gewässer aus. Doch aufgrund ihrer
geringen Größe wurde lange unterschätzt, welche
Bedeutung sie haben. Noch immer finden sie in
Regelwerken und gesetzlichen Bestimmungen
deshalb kaum Berücksichtigung. Inzwischen weiß
man: Wegen ihrer Häufigkeit, Heterogenität, außer-
gewöhnlichen Biodiversität und biogeochemischen
Potenz spielen Kleingewässer eine wichtige Rolle
in Einzugsgebieten, Landschaften und möglicher-
weise sogar auf kontinentaler Ebene, die in keinem
Verhältnis zu ihrer geringen Größe steht.
FOTO: STEVEN KLEINSASSER AUF UNSPLASH
10 Jahresforschungsbericht 2021PD DR. THOMAS MEHNER DR. SABINE WOLLR AB
Herr Mehner, in Ihrem kürzlich gestarteten EU- Frau Wollrab, Sie modellieren die räumliche
Projekt PONDERFUL dreht sich alles um Klein- Verteilung von Arten in der Landschaft. Wie
gewässerökosysteme. Dafür sehen Sie sich ein wichtig ist dabei ein solches Netz aus Kleinge-
Gebiet im Nordosten Deutschlands genauer an. wässern? Werden wir Arten und Populationen
Welchen Nutzen haben Sölle und Tümpel dort verlieren, wenn die Zahl der Kleingewässer
und anderswo? dramatisch abnimmt?
Kleingewässer wie Sölle, Tümpel, Pfuhle und Gerade Kleingewässer wie die Sölle in Nordost-
Weiher werden in der seenreichen Landschaft deutschland bieten Lebensraum für viele Arten.
in Nordostdeutschland oft übersehen oder als Damit erhöhen sie signifikant die Biodiversität in
wenig wertvoll empfunden. Zu unrecht, denn sie der Landschaft. Dabei hat die Anzahl und räumli-
sind von zentraler Wichtigkeit für die aquatische che Distanz der Kleingewässer zueinander einen
Biodiversität, etwa als Trittsteinbiotope für nahe- großen Einfluss auf die Artenvielfalt. Je weniger
zu 70 Prozent der regionalen Süßwasserarten in Kleingewässer und je größer die Distanz zwi-
Europa. Sie schaffen inselartige Verbindungen schen ihnen, desto geringer ist die Wahrschein-
zwischen entfernten Habitaten und ermöglichen lichkeit, dass Arten diese Gewässer erreichen.
so die Rück- oder Neubesiedlung von Lebens- Vor allem für Arten, die passiv verteilt werden
räumen. Zudem spielen diese Kleingewässer wie Planktonorganismen oder Arten mit gerin-
eine wichtige Rolle bei der Abschwächung von ger Reichweite, hat die Gewässerdichte einen
Klimafolgen und bei der Klimaanpassung und großen Einfluss. Ein Verlust von Kleingewässern
erbringen vielfältige Ökosystemleistungen, etwa durch Austrocknung oder andere Faktoren ist
für die Regulierung des Kohlenstoffzyklus, die somit immer ein Verlust von wichtigem Lebens-
Wasserversorgung, den Hochwasserschutz, die raum. Da wir davon ausgehen müssen, dass
Grundwasserneubildung oder auch die Naherho- Kleingewässer im Zuge der Klimaerwärmung
lung. In unserer Region haben wir allerdings 70 häufiger austrocknen oder dauerhaft trocken
bis 80 Prozent der Sölle und Pfuhle durch Aus- fallen, wird das auch die Anzahl und Abundanz
trocknung verloren – auch in Folge der vergan- von Arten negativ beeinflussen. Tatsächlich
genen Dürre-Sommer. Welche Folgen das für die deuten unsere Modellanalysen darauf hin, dass
Biodiversität und die Ökosystemdienstleistun- es hier kritische Untergrenzen in der Lebens-
gen hat, ist noch nicht vollständig übersehbar. raumverfügbarkeit gibt, die von der Reichweite
thomas.mehner@igb-berlin.de der einzelnen Arten abhängen. Für belastbare
Zahlen sind hier allerdings weitere Forschungs-
arbeiten nötig. Kleingewässer sind ja nicht nur
Habitate für aquatische Organismen, sondern
auch eine wichtige Wasserquelle für Landtiere.
Es ist daher sehr wichtig, diesen Lebensraum zu
schützen.
sabine.wollrab@igb-berlin.de
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei 11DIE UNSCHEINBAREN
DR. MINA BIZIC DR. CHRISTIAN WOLTER
Frau Bizic, auch Sie haben zuletzt Kleingewäs- Herr Wolter, anders als Ihre Kolleg*innen haben
ser in einer nordostdeutschen Agrarlandschaft Sie sich vor allem mit urbanen Kleingewässern
erforscht und u. a. mithilfe von eRNA unter- beschäftigt, konkret mit den mehr als 400
sucht, wie sich die Art der Landnutzung auf die städtischen Tümpeln, Kleinseen und Gräben
Lebensgemeinschaften im Wasser auswirkt. in Berlin. Welche Rolle spielen diese Gewässer
Was haben Sie herausgefunden? für das Stadtklima, die Naherholung und die
Regenwasserbewirtschaftung und was folgt
Bei unserer Arbeit im Rahmen des Projekts daraus für die Stadtplanung von morgen?
Bridging in Biodiversity Science (BIBS) haben wir
DNA und RNA aus der Umwelt genutzt, um ein Urbane Kleingewässer sind sehr unterschied-
ganzheitliches Bild der Artenvielfalt im Untersu- lich und reichen von gepflegten Parkgewässern
chungsgebiet zu erhalten. Einerseits nutzten wir bis hin zu beinahe vergessenen, eingezäunten
die Tiefensequenzierung von Markergenen, um Tümpeln. Dementsprechend unterschiedlich
die Verteilung von Organismen – von Bakterien ist auch ihre Erholungsnutzung. Grundsätz-
bis zu Säugetieren – in den Kleingewässern und lich sind Gewässer immer Anziehungspunkte
ihrer Umgebung zu verfolgen. Andererseits haben für Erholungssuchende und Spaziergänger.
wir aus den RNA-Daten die Identität und die Gen- Darüber hinaus sind sie für viele Stadtbewohner
expressionsmuster der aktiven Gemeinschaften der erste oder sogar der Begegnungspunkt mit
extrahiert. Der Vergleich der DNA-Ergebnisse Natur. Auch wenn innerstädtische Kleingewäs-
aus dem Teichwasser mit denen aus dem Sedi- ser nicht gerade die Hotspots der Biodiversität
ment zeigte uns, dass es in der Vergangenheit sind, so sind sie doch sehr wichtige Natur-Erfah-
durchaus eine Rolle spielte, ob das Gewässer von rungsstätten. Und sie wirken sich positiv auf das
Wald, einer Wiese oder einem Acker umgeben Stadtklima aus, indem sie zusammen mit der
war, während heute, nach Jahrzehnten intensiver mehr oder weniger ausgeprägten Ufervegetation
Landnutzung, die biologische Vielfalt mehr oder Verdunstungskühle produzieren, was lokal zur
weniger homogen ist. Die RNA-Analysen haben Temperaturabsenkung führt. Wasserrückhalt
ergeben, dass auch diese homogenen Gemein- in der Landschaft ist eine weitere wesentliche
schaften noch auf Einträge aus der Umgebung, Funktion von Kleingewässern, die in Berlin noch
wie zum Beispiel die Düngung von Feldern, ausbaufähig ist. Vielerorts wird das Regen-
reagieren – wenn auch nur für kurze Zeit. Obwohl wasser über die Kanalisation abgeleitet und
also die intensive Landwirtschaft der letzten fehlt dann in den Gewässern. In den trockenen
Jahrzehnte die biologische Vielfalt im Vergleich Jahren von 2018 bis 2020 sind deshalb auch in
zu dem früheren Zustand bereits verändert hat, Berlin viele Kleingewässer ganz oder beinahe
reagieren die Gemeinschaften weiterhin auf die trockengefallen. Die Stadtplanung muss daher
Art der Landnutzung. Um die fortschreitende vermehrt den Rückbau versiegelter Flächen
Verschlechterung der biologischen Vielfalt zu im Einzugsgebiet nicht nur der Kleingewässer
verhindern, ist es daher unerlässlich, die unmittel- vorantreiben und Dachentwässerungen u. a. vor
baren Auswirkungen der lokalen landwirtschaft- Ort versickern lassen.
lichen Praktiken auf Kleingewässer zu verstehen, christian.wolter@igb-berlin.de
und dafür bietet die Umwelt-RNA (eRNA) ein
hilfreiches Instrument.
mina.bizic@igb-berlin.de
12 Jahresforschungsbericht 2021PROF. DR. HANS-PETER GROSSART
Herr Grossart, die angesprochenen Dürren, die Für die Artenvielfalt dieser Ökosysteme ist dies
Versiegelung, aber auch Entwässerung graben verheerend, denn generell ist die Populations-
Kleingewässern in Städten buchstäblich das dichte in urbanen Habitaten oft sehr niedrig.
Wasser ab. Was passiert, wenn Gewässer zeit- Populationen, die an diese Gewässer gebunden
weise austrocknen und wie erholen sie sich sind, z. B. Amphibien, sind durch lokale Extink-
davon? tionsereignisse sehr viel stärker gefährdet als
Populationen in größeren und besser vernetzten
Die Vereinten Nationen rechnen damit, dass in Gewässern. Damit ist zu befürchten, dass die Ar-
den nächsten zehn Jahren 1,1 Milliarden mehr tenvielfalt noch stärker abnehmen wird. Mit dem
Menschen in urbanisierten Gebieten leben wer- zunehmenden Austrocknen der Gewässer und
den. Damit einher gehen eine Versiegelung der dem Verschwinden von Arten aus der urbanen
Landschaft und starke Eingriffe in die Hydrologie Landschaft verändern sich auch die Ökosystem-
von Gewässern. Das ist problematisch, denn funktionen, etwa das Reinigen der Gewässer, die
Kleingewässer in urbanen Gebieten trocknen Verfügbarkeit von Sauerstoff oder die Remine-
infolge höherer Temperaturen und längerer ralisierung von Kohlenstoff. Häufigere Wetter-
Dürreperioden schon heute öfter aus. Wie der extreme gefährden diese wichtigen Funktionen
Kleingewässerreport 2020/21 des BUND zeigt, zusätzlich. So produzieren verschmutzte,
weisen 55,3 Prozent der Berliner Gewässer große nährstoffreiche Gewässer deutlich mehr der
Mängel auf, weil sie z. B. trocken liegen oder sehr schädlichen Klimagase Methan und Kohlendi-
stark zugewachsen sind. Nahezu 10 Prozent der oxid. Diesen negativen Konsequenzen gilt es
Kleingewässer waren nicht mehr als solche er- deshalb verstärkt durch nachhaltige Maßnahmen,
kennbar. Diese dramatischen Zahlen zeigen, dass z. B. durch einen besseren Wasserrückhalt in der
viele Kleingewässer nicht mehr nur zeitweise Landschaft, entgegenzuwirken.
austrocknen, sondern komplett verschwinden. hanspeter.grossart@igb-berlin.de
FOTOS: DAVID AUSSERHOFER/IGB , LENA GIOVANAZZI (1)
„Mit dem zunehmenden
Austrocknen der Mehr erfahren:
Gewässer und dem R https://ponderful.eu
Verschwinden von Arten R www.urban-waters.org
verändern sich auch die Bizic et al. (2022). Land-use type temporarily affects active
pond community structure but not gene expression patterns.
Ökosystemfunktionen.“ Molecular Ecology. Early view. https://doi.org/10.1111/
mec.16348
Ionescu et al. (2021). From microbes to mammals: agriculture
Prof. Dr. Hans-Peter Grossart
homogenizes pond biodiversity across different land-use ty-
pes. ARPHA Conference Abstracts, 4, Article e65062. https://
doi.org/10.3897/aca.4.e65062
Onandia et al. (2021). Key drivers structuring rotifer com-
munities in ponds: insights into an agricultural landscape.
Journal of Plankton Research. 43(3), 396–412. https://doi.
org/10.1093/plankt/fbab033
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei 13Die Last der Flüsse
Über die Folgen von
Bergbau und Industrie
Verunreinigungen aus dem Abbau fossiler Rohstoffe und der
industriellen Produktion belasten Flusssysteme überall auf der
Welt. IGB-Wissenschaftler*innen beschäftigen sich in Studien
und Stellungnahmen mit den Quellen und Folgen dieser Belas-
tungen, etwa an der Spree: Hohe Sulfatwerte und organische
Spurenstoffe machen dem Fluss sowie den mit ihm verbunde-
nen Ökosystemen zu schaffen und gefährden außerdem die
Trinkwasserqualität in der Millionenmetropole Berlin. Das Pro-
blem dürfte sich verschärfen, denn mit dem Klimawandel wird
es wärmer und trockener in der Region, die bereits heute zu den
niederschlagsärmsten Deutschlands zählt. Vor diesem Hinter-
grund empfehlen IGB-Forschende auch ein besonders sorgsa-
mes Vorgehen und die Garantie eines nachhaltigen Wasserma-
nagements bei der Ansiedlung großer Industrievorhaben, wie
etwa beim Elektroauto-Hersteller Tesla in Grünheide.
14 Jahresforschungsbericht 2021E
ingriffe des Menschen in die Natur wur-
den spätestens mit dem Industriezeital-
ter zum Umweltproblem. Als bedenklich
erwies sich etwa der Saure Regen, eine
Folge der Verbrennung fossiler Brennstoffe: Da-
bei gelangten große Mengen an Schwefel in die
Atmosphäre. Sie führten zu Sulfatbelastungen,
die Waldsterben auslösten und auch Gewässer
stark belasteten. Kraftwerke in Nordamerika
und Europa wurden deshalb in den 1980er Jah-
ren zur Rauchgasentschwefelung nachgerüstet.
In Deutschland sanken die atmosphärischen
Schwefeleinträge um 90 Prozent.
Trotzdem sind in Binnengewässern die Konzen-
trationen an Sulfat, das aus Schwefel gebildet
wird, in den letzten Jahrzehnten nahezu un-
verändert geblieben, wie eine Untersuchung
unter IGB-Beteiligung zeigt; in einigen Regionen Die Hauptspree bei Spreewitz im Lausitzer Braun-
stiegen sie sogar. Auch in der Spree: In einigen kohlerevier: Während Sulfat in gelöster Form nicht
Abschnitten des Flusses überschreiten die sichtbar ist, verursacht die große Fracht an schwer
Sulfatkonzentrationen zumindest zeitweise löslichen Eisenoxyhydroxiden eine starke orange-
den Trinkwassergrenzwert von 250 Milligramm braune Trübung des Flusswassers.
pro Liter. Die Spree wird in Berlin als indirekte FOTO: TOBIAS GOLDHAMMER / IGB
Trinkwasserquelle genutzt; etwa durch Ufer-
filtration. Sulfat wird bei der Uferfiltration und
der technischen Trinkwasseraufbereitung nicht
abgebaut. „Deswegen mischt man es, falls nötig, Braunkohleförderung wird die Sulfatabgabe in
mit Rohwasser anderer Brunnengalerien, um die Spree noch jahrzehntelang andauern.
den Grenzwert zu unterschreiten“, berichtet Jörg
Lewandowski. SULFATRÜCKSTÄNDE FINDEN SICH AUCH IN
DEN SEDIMENTEN
Doch wie kommt es heute zu den hohen Sulfat-
konzentrationen im Wasser? Sie entstehen Sulfat beeinträchtigt nicht nur die Trinkwasser-
durch verschiedene menschliche Aktivitäten: Die qualität, es beeinflusst auch die Stoffkreisläufe
Entwässerung von Mooren, Düngerauswaschun- von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor. Die
gen aus landwirtschaftlich genutzten Böden so- Folgen: Der Nährstoffgehalt in Gewässern steigt,
wie Abwässer aus Landwirtschaft und Industrie Pflanzen- und Algenwachstum nehmen zu, es
spielen dabei eine Rolle. „Am relevantesten für gibt mehr Nahrungsangebot für aquatische Or-
die Spree sind Einträge aus dem Tagebau“, sagt ganismen. Daraus folgt ein Sauerstoffmangel im
Tobias Goldhammer. Noch immer wird im Ein- Wasser, der die weitere Freisetzung von Phos-
zugsbereich des Flusses Braunkohle abgebaut; phat aus dem Sediment fördert – ein Teufels-
auf etwa 15 Prozent ihrer Länge durchfließt die kreis. Sulfat und seine Abbauprodukte, insbeson-
Spree einen ca. 2.000 Quadratkilometer großen dere Sulfid, können zudem giftig auf aquatische
Grundwasserabsenkungstrichter, Relikt des Lebewesen wirken.
ehemaligen Braunkohletagebaus südlich des
Spreewaldes. „In den offenen Abraumhalden ist Auch in den Sedimenten der Spree haben IGB-
viel Schwefel gebunden, der in den kommenden Forschende Sulfatrückstände aus dem Tagebau
Jahrzehnten langsam weiter durchoxidiert wird“, gefunden, ebenso Eisen und Spurenmetalle wie
sagt der Forscher. Dabei entsteht Sulfat, das Nickel und Kobalt – bis zu 90 Kilometer von der
ausgewaschen wird und über das Grundwasser Eintragsquelle entfernt. „Dies kann den Lebe-
in die Spree gelangt. Auch nach dem Ende der wesen im Gewässer schaden“, sagt Doktorandin
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei 15DIE L AST DER FLÜSSE
Saurer Regen war ein
Phänomen der 1980er
Jahre. Doch obwohl
die atmosphärischen
Schwefeleinträge inzwi-
schen stark gesunken
sind, blieben die Sulfat-
konzentrationen in Bin-
nengewässern nahezu
unverändert; in einigen
Regionen stiegen sie
sogar. Ein Zeichen
dafür, dass andere
Quellen an Bedeutung
gewonnen haben.
FOTO: LUCA BRAVO AUF
UNSPLASH
Giulia Kommana. Während die Eisenkonzen- Ausbaustufe will Tesla zudem jährlich 921.000
trationen entlang der Fließstrecke sinken, lässt Kubikmeter Abwasser abführen. Je nach Markt-
sich Sulfat in gebundener Form im gesamten entwicklung sind weitere Ausbaustufen geplant;
Spreelauf nachweisen: „Unter sauerstoffarmen bis zu 40.000 Angestellte könnten einmal in der
Bedingungen kann Sulfat im Wasser in den Gigafactory arbeiten. „Dann dürfte wesentlich
Sedimenten in Sulfid umgewandelt werden und mehr Abwasser anfallen, nicht nur wegen Tesla
als Eisensulfid (FeS2) ausfallen. Und da das An- selbst, sondern auch weil sich Zulieferbetriebe
gebot von Sulfat im Wasser bis Berlin sehr groß und zahlreiche Menschen in der Gegend ansie-
bleibt, geschieht dies auch“, erklärt die Nach- deln werden“, erläutert Jörg Lewandowski.
wuchswissenschaftlerin.
Wo und wie die Tesla-Abwässer zukünftig ge-
TESLAS GIGAFACTORY UND DIE SPREE klärt werden, ist aktuell noch ungewiss. In den
ersten zehn Jahren ist eine Ableitung über das
Weiter belastet werden dürfte die Spree zu- Klärwerk Münchehofe in die Erpe geplant, einem
künftig auch durch die neue Tesla-Gigafactory in Zufluss der Spree. Danach sollen die Abwässer
Grünheide, südöstlich von Berlin und im Spree- der Gigafactory über ein neues Klärwerk ge-
einzugsgebiet gelegen. Dort sollen zunächst reinigt werden. Ursprünglich war als Standort
12.000 Angestellte bis zu 500.000 Elektroautos Freienbrink an der Müggelspree vorgesehen, bis
pro Jahr bauen, inklusive Batteriefertigung. 2029 sollte die neue Anlage stehen. Der Wasser-
Jährlich 1,4 Millionen Kubikmeter Wasser hat verband Strausberg-Erkner, der sie bauen soll,
man Tesla für die Produktion zugesichert. Das hat seine Ausschreibung jedoch zurückgenom-
entspricht einer Steigerung des Verbrauchs in men. Damit ist auch offen, wo die Abwässer
der gesamten Region um mehr als 10 Pro- eingeleitet werden, ob in die Müggelspree, den
zent. Das ist viel für eine Region, die bereits Oder-Spree-Kanal oder die Erpe.
jetzt unter Wassermangel leidet. In der ersten
16 Jahresforschungsbericht 2021Auch die Trinkwasserversorgung Berlins könnte für die Wissenschaft schwer einzuschätzen. Was
beeinträchtigt werden, denn die problematischen aber bekannt ist, stimmt bedenklich: So sollen
Stoffe aus der Gigafactory, die in der Kläranla- etwa Korrosions- und Frostschutzmittel zum
ge nicht oder nicht vollständig entfernt werden Einsatz kommen. Die darin enthaltenen Benzo-
können, gelangen unabhängig von den derzeit triazole zählen zu den persistenten organischen
diskutierten Einleitungsstellen in die Spree und Spurenstoffen, sie reichern sich in der Umwelt
nehmen damit Kurs auf die Metropole. Die Be- an und wirken toxisch auf Wasserlebewesen wie
lastung des Müggelsees und der umliegenden Fische und Krebstiere. „Zwar existieren keine
Uferfiltrationsbrunnen könnte sich so dauerhaft Grenzwerte für solche Stoffe, es sollte aber
erhöhen. „Da wurde aus wasserwirtschaftlicher grundsätzlich das Vorsorgeprinzip gelten, also
Sicht so ziemlich der ungünstigste Standort aus- die Idee, alles aus dem Wasser herauszuhalten,
gesucht“, sagt Jörg Lewandowski. was dort nicht hineingehört“, betont Jörg Lewan-
dowski. Auch zur Sulfatbelastung wird Tesla bei-
ORGANISCHE SPURENSTOFFE GEFÄHRDEN tragen. Das Unternehmen hat die Einleitung von
ÖKOSYSTEME Sulfat über das Abwasser beantragt, was dessen
Konzentrationen in Spree und Müggelsee weiter
Eine im Sommer 2021 veröffentlichte wissen- erhöhen dürfte.
schaftliche Einschätzung des IGB zur Gigafactory
erklärt, warum bei der erwarteten Gewässer- Wie stark die Tesla-Fabrik mit ihren Abwässern
belastung organische Spurenstoffe im Fokus das Wasser der Spree belasten wird, hängt laut
stehen. Solche vom Menschen hergestellte, che- der IGB-Stellungnahme vor allem von den im
mische Verbindungen sind etwa in Medikamen- Produktionsprozess verwendeten Stoffen, von
ten, Reinigungsmitteln, Pestiziden, Korrosions- der Reinigungstechnologie in der betrieblichen
schutzmitteln, Farben und Lacken enthalten und Abwasserbehandlungsanlage der Gigafactory
häufig sehr langlebig. Schon niedrige Konzentra- selbst sowie davon ab, wie die noch zu bauende
tionen mancher Spurenstoffe können negative kommunale Kläranlage ausgestattet sein wird.
Auswirkungen auf Ökosysteme oder die mensch- Am sinnvollsten wäre es, Emissionen so weit
liche Gesundheit haben. Viele dieser Substanzen wie möglich zu vermeiden. Dazu könnten etwa
sind wasserlöslich und können in Kläranlagen strengere Auflagen beitragen, die dem Unterneh-
nicht oder nicht vollständig abgebaut werden. men vorschreiben, mehr Wasser im Kreislauf zu
Sie gelangen daher über die Kläranlagen, aber führen. „Dann sinkt der Bedarf, und es wird auch
auch durch andere Quellen wie den Regenablauf weniger verschmutztes Wasser abgeleitet. Aber
in die Gewässer. Bereits seit 2009 misst das solche Maßnahmen kosten natürlich Geld“, sagt
IGB in der Erpe, in die das Klärwerk Münchehofe Jörg Lewandowski.
entwässert, eine erhebliche Belastung des Ober-
flächenwassers mit organischen Spurenstoffen.
Spurenstoffe aus der Erpe können bereits heute
in Trinkwasserbrunnen der Berliner Wasserbe-
DR. JÖRG LEWANDOWSKI
triebe nachgewiesen werden. Das neue Klärwerk, joerg.lewandowski@igb-berlin.de
dessen Bau noch ungewiss ist, könnte mit einer
DR. TOBIAS GOLDHAMMER
4. Reinigungsstufe ausgestattet werden, die tobias.goldhammer@igb-berlin.de
Spurenstoffe zu einem großen Teil entfernt. Aber
GIULIA KOMMANA
auch dann ist keine vollständige Elimination un- giulia.kommana@igb-berlin.de
erwünschter Wasserinhaltsstoffe möglich.
Mehr erfahren auf www.igb-berlin.de:
Die Tesla-Abwässer sollen verschiedene Chemi- R Saurer Regen war gestern
kalien enthalten. Welche das genau sind, wurde R Der lange Arm des Tagebaus
nicht öffentlich gemacht. „Die einsehbaren Aus- R Die Region Berlin-Brandenburg und Tesla
schreibungsunterlagen waren an vielen Stellen Zak et al. (2021). Sulphate in freshwater ecosystems: a
geschwärzt, da beruft man sich auf das Betriebs- review of sources, biogeochemical cycles, ecotoxicologi-
cal effects and bioremediation. Earth-Science Reviews,
geheimnis“, sagt Jörg Lewandowski. Wie prob- 212, Article 103446. https://doi.org/10.1016/j.earsci-
lematisch die Abwässer sein werden, ist daher rev.2020.103446
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei 17Rätsel um einen imposanten Fisch
Der südamerikanische Arapaima (Arapaima gigas) ist
einer der größten Süßwasserfische der Welt. Weil die Tiere
extrem schnell wachsen, stoßen sie in der Aquakultur auf
großes Interesse. Haltung und Reproduktion der urtümlichen
Lungenatmer, die in der freien Natur zu den gefährdeten
Megafauna-Arten zählen, stellen Wissenschaft und nach-
haltige Aquakultur jedoch vor Herausforderungen. Am IGB
befassen sich deshalb gleich mehrere Gruppen mit der
außergewöhnlichen Art: In internationalen Kooperationen
trugen IGB-Forschende zur Sequenzierung des Genoms
sowie eines molekularen Markers bei, der die sonst schwie-
rige Geschlechtsermittlung mittels DNA im Labor ermög-
licht. Um Haltung und Vermehrung zu optimieren, erforscht
ein weiteres Team mithilfe künstlicher Intelligenz, wie sich
adulte und juvenile Tiere verhalten. In der Aquarienhalle des
IGB laufen zudem Versuche zur kontrollierten Reproduktion.
Kooperationspartner ist das regionale Aquakultur-Unter-
nehmen Manich Food Innovations, das sich auf die Aufzucht
dieser Art spezialisiert hat.
PD DR. MATTHIAS STÖCK, matthias.stoeck@igb-berlin.de
DR. FABIAN SCHÄFER, fabian.schaefer@igb-berlin.de
ALESSANDRA ESCURRA ALEGRE UND DR. DAVID BIERBACH,
david.bierbach@igb-berlin.de
PROF. DR. WERNER KLOAS, werner.kloas@igb-berlin.de
Adolfi et al. (2021). A duplicated copy of id2b is an unusual sex-determining
candidate gene on the Y chromosome of arapaima (Arapaima gigas). Scien-
tific Reports, 11, Article 21544. https://doi.org/10.1038/s41598-021-01066-z
He et al. (2021). Impacts of loss of free-flowing rivers on global freshwa-
ter megafauna. Biological Conservation, 263, Article 109335. https://doi.
org/10.1016/j.biocon.2021.109335
FOTO: DAVID AUSSERHOFER/IGB
18Insektensterben durch zu viel künstli-
ches Licht
Anzahl und Vielfalt der Insekten gehen global massiv zurück.
Mit den Tieren könnten auch wichtige Leistungen verloren
gehen, die sie für intakte Ökosysteme erbringen. Ursachen
gibt es viele: Neben der intensiven Anwendung von Pes-
tiziden und dem Verlust einer Vielzahl an Blühpflanzen
gehört auch die Lichtverschmutzung in und um Siedlungen
dazu. Davon betroffen sind sogar aquatische Insekten, wie
Forschende herausfanden. Am IGB laufen aktuell mehrere
Projekte zum Thema: In AuBe und NaturLicht wird etwa
untersucht, welche Insekten von welcher Lichtquelle angezo-
gen werden. In BELLVUE befassen sich Forschende mit der
Standardisierung von Lichtmessungen für die Planung von
Beleuchtungsanlagen und für einen besseren Naturschutz.
Welche Fragen zum Einfluss der Lichtverschmutzung außer-
dem noch relevant sind, zeigt eine Übersichtsarbeit unter
Federführung des IGB. Darin fassen die Forschenden zu-
sammen, welche Wissenslücken noch geschlossen werden
müssen und welche Möglichkeiten und Herausforderungen
es für eine nachhaltigere Nutzung von Licht gibt.
PD DR. FRANZ HÖLKER, franz.hoelker@igb-berlin.de
DR. ANDREAS JECHOW, andreas.jechow@igb-berlin.de
DR. GREGOR KALINKAT, gregor.kalinkat@igb-berlin.de
R www.igb-berlin.de/news/insekten-unter-wasser-reagieren-empfindlich-
auf-lichtverschmutzung
R www.igb-berlin.de/news/schneegluehen-und-belaubte-baeume-im-winter
19
FOTO: GREGOR KALINKAT/IGBDie Krise
Wie der Klima-
wandel unsere
Gewässer verändert
3 Fragen an 3 Forschende
Im Herbst 2021 unterzeichneten auf dem Welt-
klimagipfel in Glasgow fast 200 Staaten eine
gemeinsame Erklärung zum Klimaschutz. Auch in
Deutschland hat sich die neue Bundesregierung zu
mehr Klimaschutz bekannt. Doch Binnengewässer
bleiben dabei häufig unter dem Radar. Die IGB-Pro-
fessor*innen Rita Adrian, Sonja Jähnig und Mark
Gessner ordnen ein, welche Auswirkungen die
Erderwärmung auf die Binnengewässer hat und
erzählen, ob sie die aktuellen politischen Ziele zu-
versichtlich stimmen.
Gewässer werden wärmer: Für den Stechlinsee im
Norden Brandenburgs hat das IGB seit Ende der
1960er Jahre eine Erwärmung des Oberflächenwas-
sers von etwa 2 Grad gemessen. Die Langzeitdaten
vom Müggelsee in Berlin zeigen sogar eine Erhö-
hung der sommerlichen Temperaturen um 0,6 Grad
pro Dekade seit 1978. FOTO: MICHAEL FEIERABEND
20 Jahresforschungsbericht 2021PROF. DR. RITA ADRIAN PROF. DR. SONJA JÄHNIG
Frau Adrian, Sie können als Mitautorin des Welt- Frau Jähnig, die Klimakrise überdeckt die Biodi-
klimaberichts sowohl die wissenschaftlichen als versitätskrise. Werden die beiden ökologischen
auch die politischen Diskussionen unmittelbar Krisen nach wie vor zu isoliert voneinander be-
mitverfolgen. Welche Rolle spielen Gewässer in trachtet? Und wie wirkt die eine auf die andere?
den aktuellen Debatten?
In der Tat sind beide Krisen eng verknüpft – das
Binnengewässer werden oftmals nicht explizit wird aber oft nicht bedacht. Im Abschluss-
genannt und häufig dem Land zugeordnet. Das dokument der COP26-Konferenz wird diese
war auch bei der COP26-Konferenz der Fall. Der Verbindung nur einmal kurz erwähnt. Durch den
Vielfalt der Ökosysteme kann natürlich nicht im Klimawandel gehen Lebensräume verloren, zum
Detail Rechnung getragen werden. Eine Erwäh- Beispiel weil Gewässer temporär trockenfallen.
nung von Binnengewässern als wesentliche Süß- Das betrifft weltweit die Hälfte aller Fließge-
wasser-Ressource und Ökosysteme, die sich im wässer. Dieser Trend wird weiter zunehmen. Im
Zuge der globalen Erwärmung stark verändern, Gewässer müssen Tiere, die nur eine geringe
halte ich jedoch für sehr wichtig. So haben sich Temperaturspanne tolerieren, in andere Regionen
Seen in den vergangenen Dekaden im globa- ausweichen. Das ist nicht immer möglich. Die
len Mittel um mehr als 1 Grad erwärmt. Dieser Verschlechterung der Wasserqualität, von der
Trend könnte sich unter verschiedenen Klima- Rita Adrian spricht, spielt natürlich auch eine
szenarien auf bis zu 3–6 Grad fortsetzen. Die Rolle. Außerdem begünstigt der Klimawandel
Folgen sind gravierend: In nährstoffreichen Seen die Ausbreitung gebietsfremder Arten, die mit
steigt etwa das Risiko von Algenblüten, in nähr- den heimischen Tieren konkurrieren oder ihnen
stoffarmen Seen nimmt die Algenbiomasse eher durch Fraßdruck oder Krankheitsübertragung
ab – mit negativen Auswirkungen auf den Fisch- schaden. Klimaschutz und Biodiversitätsschutz
ertrag. Seen verlieren ihren Freizeitwert, wenn sollten Hand in Hand gehen. Wenn Flüssen zum
sich die Wasserqualität verschlechtert oder die Beispiel mehr Platz eingeräumt wird, trägt das
Eisbedeckung abnimmt. Aber es ist nicht nur maßgeblich zum Schutz vor Hochwasser bei und
eine Frage der Qualität, sondern vor allem auch unterstützt gleichzeitig artenreiche und vielfältige
der Quantität: Ganze Regionen sind bereits heu- Lebensräume. Dort können nämlich sogenannte
te von Wasserverknappung und Rückgang der Refugialräume wie Altarme, Pools oder Wurzel-
Grundwasserstände betroffen. Binnengewässer unterstände entstehen, die eine Wiederbesied-
haben also enorme gesellschaftliche Relevanz. lung mit Lebewesen nach Perioden mit stark
Unabhängig davon haben aquatische Ökosyste- schwankendem Wasserstand gewährleisten. Ein
me und ihre Biodiversität einen inhärenten Wert, weiterer Punkt, der mir sehr am Herzen liegt, ist
den es zu schützen gilt. die Auflösung des vermeintlichen Zielkonflikts
rita.adrian@igb-berlin.de zwischen Klima- und Biodiversitätsschutz bei
der Wasserkraft. Die Wasserkraft ist zwar eine
erneuerbare, aber keine umweltfreundliche Ener-
giequelle. Gerade die sogenannte kleine Wasser-
kraft trägt nur zu einem verschwindend geringen
Anteil zur Energiewende bei, verschlechtert den
ökologischen Zustand der Gewässer und ihrer
Lebewesen aber erheblich.
sonja.jaehnig@igb-berlin.de
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei 21DIE KRISE
PROF. DR. MARK GESSNER
Die COP26-Rahmenentscheidung erkennt an, Charakter. Eine Temperaturerhöhung von 1,5
„dass die Auswirkungen des Klimawandels viel bis 2 Grad im Winter macht hier einen großen
geringer sein werden bei einem Temperatur- Unterschied. Daran gekoppelt sind außerdem
anstieg um 1,5 Grad verglichen mit 2 Grad“ und die Sauerstoffverhältnisse im Tiefenwasser.
sagt zu, die „Bemühungen zur Begrenzung des Das ist der zweite wichtige Aspekt. Eine längere
Temperaturanstiegs auf 1,5 Grad fortzusetzen.“ Schichtungsdauer im Sommer führt zu verstärk-
Herr Gessner, aus Sicht eines Gewässerfor- ter Sauerstoffzehrung. Aber eine verlängerte
schers: Was erwartet uns bei 1,5 oder 2 Grad Mischungsphase während des Winters – und
Erwärmung? das ist die gute Nachricht – verbessert die Wie-
derbelüftung. Das ist wichtig, weil die negativen
Das Bekenntnis zur Begrenzung der Erwärmung Auswirkungen auf Fische und andere Gewässer-
ist grundsätzlich ein gutes Ergebnis. Es kommt organismen enorm sind, wenn der Sauerstoff
aber jetzt darauf an, auch wirksame Maßnah- vollständig aufgebraucht wird, viel größer als die
men zu ergreifen, damit dieses Ziel erreicht Auswirkungen der Temperaturerhöhung selbst.
wird. Für Gewässer können die Schwellenwerte Hinzu kommt bei vollständiger Sauerstoff-
von 1,5 oder 2 Grad allerdings nicht eins zu eins zehrung die Freisetzung von Nährstoffen aus
übertragen werden. Rita Adrian hat es schon dem Sediment, die die Eutrophierung von Seen
gesagt: Viele Seen haben diese Marke bereits begünstigt – mit allen ihren negativen Folgen.
gerissen. Neben den langfristigen Temperatur- Schließlich dürfen wir drittens extreme Wetter-
trends sind mindestens drei weitere Faktoren ereignisse nicht vergessen, deren Häufigkeit und
entscheidend: Erstens das Mischungsregime. Intensität zunehmen werden. Hitzewellen und
Wie die Modelle unserer Seenphysiker zeigen, Stürme können Massenentwicklungen poten-
wird die Erwärmung in einigen größeren Seen ziell giftiger Blaualgen auslösen, ebenso wie
dazu führen, dass im Winter keine Schichtung Fischsterben. Am Stechlinsee haben wir solche
mehr auftritt. Diese Seen werden dann in der Beobachtungen dokumentiert und auch in einem
kalten Jahreshälfte durchgehend gemischt und großen Freilandversuch nachvollziehen können.
bekommen dadurch einen grundlegend anderen mark.gessner@igb-berlin.de
„Für Gewässer können die
Schwellenwerte von 1,5 oder
2 Grad nicht eins zu eins
übertragen werden.“
Prof. Dr. Mark Gessner
FOTOS: DAVID AUSSERHOFER/IGB
22 Jahresforschungsbericht 2021FOTO: DAVID AUSSERHOFER/IGB
Die Anpassung an Umweltveränderungen rekonstruieren
Ob sich Pflanzen- und Tierpopulationen schnell an veränderte Umweltbedingungen anpassen
können, hängt davon ab, ob sie über eine ausreichend hohe genetische Vielfalt verfügen. Mit
einer detaillierten Genomsequenzierung rekonstruierten Forschende des IGB und der Uni-
versitäten Birmingham (UK) und Leuven (Belgien) die Entwicklung einer Wasserfloh-Popula-
tion (Daphnia magna), die aufgrund von Fischbesatz zeitweise einem hohen Selektionsdruck
ausgesetzt war. Sie nutzten Eier aus verschiedenen Zeiträumen der 1970er und 1980er Jahre,
die im Sediment eines Sees überdauert hatten. Dieser Ansatz der „Wiederbelebungsgsöko-
logie“ erlaubt Rückschlüsse auf die Entwicklung von Körpergröße und anderen Merkmalen,
sodass genomische Veränderungen mit Anpassungsreaktionen in Verbindung gebracht werden
können. Wie die Ergebnisse zeigen, ging die rasche Evolution von Eigenschaften zur Raubtier-
vermeidung mit Veränderungen auf der Ebene des Genoms einher. Diese beruhten vollständig
auf der genetischen Variation, die bereits vor dem Fischbesatz in der Population vorhanden
war. Andere Wasserfloh-Populationen in der Region wiesen im Screening ein ähnlich hohes
Maß an genetischer Vielfalt auf. Die Fähigkeit, sich schnell an Umweltveränderungen anzupas-
sen, könnte also bei vielen Arten davon abhängen, dass in einer Region mehrere und genetisch
vielfältige Populationen vorhanden sind. Größere und weniger weit verbreitete Arten, die durch
kleinere Populationsgrößen gekennzeichnet sind, stellt das vor Herausforderungen.
PROF. DR. LUC DE MEESTER, luc.demeester@igb-berlin.de
Chaturvedi et al. (2021). Extensive standing genetic variation from a small number of founders enables rapid adaptation
Leibniz-Institut für Gewässerökologie
in Daphnia. Nature Communications, 12,undArticle
Binnenfischerei
4306. https://doi.org/10.1038/s41467-021-24581-zDer Europäische Biber (Castor fiber)
hat in der Vergangenheit einen starken
Rückgang seiner Population und seines
Verbreitungsgebiets erlebt – bis hin zur
Ausrottung in vielen Ländern. Doch mitt-
lerweile ist er wieder in vielen europäi-
schen Regionen zu finden. Der Erfolg ist
vor allem Schutzmaßnahmen und Wieder-
ansiedlungsprojekten zu verdanken.
Schwindende Lebensräume
Für viele Süßwasserarten
wird der Lebensraum knapp
ILLUSTRATIONEN: WWW.STUDIOADEN.BERLIN
Die Biodiversität nimmt weltweit in drastischem Tempo ab. Besonders gefährdet
sind Pflanzen und Tiere, die in Süßgewässern leben. IGB-Forschende waren an ver-
schiedenen Studien beteiligt, die aufzeigen, wo und warum aquatische Lebensräu-
me schrumpfen: In den Tiefenschichten vieler Seen herrscht zunehmender Sauer-
stoffmangel, die Wassertemperaturen steigen, und viele Fließgewässer werden
zunehmend verbaut oder fallen periodisch trocken.
24 Jahresforschungsbericht 2021B
elastende Einflüsse wie der Klimawandel
und steigende Bevölkerungszahlen set-
zen die Süßgewässer überall auf der Welt
stark unter Druck. Damit schwinden auch
die Lebensräume vieler Arten, die auf bestimmte „Dämme blockieren die Wander-
Bedingungen angewiesen sind, während anpas-
routen der Süßwasser-Megafau-
sungsfähige, teilweise invasive Spezies neue Räu-
me erobern können. Welche Entwicklungen waren na und können zu einer vermin-
in den vergangenen Jahrzehnten zu beobachten, derten Fortpflanzung und zur
und wie werden sich die Trends fortsetzen? Kann
man gegensteuern, und was sind sinnvolle Maß- genetischen Isolation führen.“
nahmen? Mit diesen Fragen beschäftigen sich Prof. Dr. Sonja Jähnig
IGB-Forschende in verschiedenen aktuellen Vorha-
ben aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Klar ist:
Um die biologische Vielfalt in den Süßgewässern
weltweit zu erhalten, von denen auch menschli-
ches Leben abhängt, müssen wir handeln.
WENIGER SAUERSTOFF – WENIGER VIELFÄL-
TIGES LEBEN
Langzeitdaten etwa zu Temperatur oder Nähr-
stoffsättigung zeigen Entwicklungen über mehre-
re Jahrzehnte; für viele Seen weltweit existieren
solche Zeitreihen. Eine Studie unter IGB-Betei-
ligung hat Daten von knapp 400 Seen und damit
über 45.000 Sauerstoff- und Temperaturprofile
analysiert, die seit 1941 gesammelt wurden. Die-
se Langzeitdaten stammen großteils aus der ge-
mäßigten Zone. Die Auswertung zeigt, dass der
Sauerstoffgehalt in den untersuchten Seen seit
1980 im Mittel um 6 Prozent an der Oberfläche
und um 19 Prozent in der Tiefenzone gesunken
ist. Seen verlieren damit etwa drei- bis neunmal
schneller Sauerstoff als die Ozeane. Und auch die
Temperaturprofile zeigten deutliche Änderungen:
In 68 Prozent der untersuchten Seen gehen die
Lebensräume für viele Kaltwasserarten zurück.
Zum Beispiel im Stechlinsee: „Die sauerstofffreie Die Populationen der Flussperlmu-
Zone dehnt sich an seiner tiefsten Stelle seit schel (Margaritifera margaritifera)
etwa zehn Jahren kontinuierlich aus. Das führt sind seit den 1930er Jahren um über
dazu, dass der See im späten Herbst ab einer 90 Prozent zurückgegangen. Dies
liegt vor allem an der Verschlammung
Tiefe von 40 Metern keinen Lebensraum für Tiere
von Gewässerbetten, denn die bis zu
wie die endemische Fontanemaräne mehr bietet“,
16 cm große holarktische Art benötigt
erläutert Hans-Peter Grossart. Auch andere im stabile Schotter- und Kiessubstrate
Stechlin heimische Arten leiden: Fische benöti- mit wenig Feinmaterial.
gen eine Sauerstoffsättigung des Wassers von
60 bis 70 Prozent, und auch kleinere Wasser-
lebewesen, etwa Schnecken, sind auf Sauerstoff
angewiesen. Bei null Prozent überleben in Seen
nur noch Mikroorganismen.
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei 25SCHWINDENDE LEBENSR ÄUME
Als einzige Robbenart fühlt sich die
Baikalrobbe (Pusa sibirica) ausschließ-
lich im Süßwasser wohl. Die Aufzucht
der Jungen erfolgt auf dem Eis, daher
könnte die Baikalrobbe durch den
Klimawandel gefährdet sein.
In von Sauerstoffarmut betroffenen Seen wie selbst“, sagt Hans-Peter Grossart. Je länger die
dem Stechlin ist meist die geringere Durch- sauerstofffreien Phasen andauern, umso mehr
mischung das Problem: Die Phase der Strati- Phosphor wird aus dem Seeboden freigesetzt;
fizierung, während der sich die obere, sauerstoff- die Freisetzung verstärkt sich dann von Jahr zu
reichere und die sauerstoffarme untere Schicht Jahr nahezu exponentiell. Dieser freigesetzte
eines Sees nicht mischen, ist länger geworden. Phosphor bedingt wiederum eine verstärkte Bio-
Die thermische Schichtung tritt im Frühjahr etwa masseproduktion der Algen im darauffolgenden
zwei Wochen eher ein und endet im Herbst zwei Jahr. Diese Biomasse sinkt zum Seeboden und
Wochen später. In den letzten Jahren hat der wird dann durch Mikroorganismen umgesetzt
dimiktische Stechlinsee mehrmals statt zwei (z.T. „veratmet“), was wiederum verstärkt Sauer-
Durchmischungen pro Jahr nur noch eine Durch- stoff verbraucht, der dann den höheren Lebewe-
mischung gezeigt, ist dann also monomiktisch. In sen im See fehlt.
beiden Fällen bedeutet das einen in der Jahresbi-
lanz deutlich höheren Sauerstoffverbrauch in den Dass die beschriebenen Mechanismen in Gang
tiefen Wasserschichten. kommen, hat vor allem zwei Ursachen: zum einen
die globale Erwärmung. Sie bewirkt neben der
Fehlt dauerhaft Sauerstoff in der Tiefenzone, verminderten Durchmischung, dass im Ober-
setzt sich eine Spirale in Gang: Je sauerstoffär- flächenwasser Sauerstoff verlorengeht, denn die
mer ein Seeboden, umso mehr an Eisen ge- Sauerstoffsättigung – also die Menge an Sauer-
bundener Phosphor (P) wird rückgelöst und ins stoff, die das Wasser aufnehmen kann – sinkt,
Wasser freigesetzt und dient nach der Seen- wenn die Temperatur steigt. Ein weiterer Grund ist
durchmischung als wichtiger Nährstoff für das die zunehmende Eutrophierung von Gewässern
Phytoplanktonwachstum im lichtdurchfluteten über menschliche Aktivitäten, durch die etwa Ab-
Oberflächenwasser. „Man nennt das interne wässer, Nährstoffe aus der Landwirtschaft oder
Eutrophierung, denn der See düngt sich quasi Abfallstoffe aus Siedlungen in die Seen geraten.
26 Jahresforschungsbericht 2021Sie können auch lesen
